Глава 1 общая характеристика аис

§ 1.1 Предпосылки возникновения аис

В настоящее время наука превращается в ведущий фактор дальнейшего совершенствования общественного производства. Научно-техническая революция, происшедшая во второй полови­не текущего столетия, преобразовала не только общественное производство, но и жизнь людей. Потребности человека привели к резкому расширению номенклатуры выпускаемых изделий, к повышению качества и надежности создаваемых машин. Уже в 60-е годы наметились существенные изменения масштабов про­изводства, усложнились задачи управления технологическим процессом, промышленным предприятием, экономикой в целом. Сократился жизненный цикл выпускаемых аппаратов и машин, что вызвало переход к новым гибким технологиям, позволяющим при изменении технологического процесса либо при перенастрой­ке оборудования изменять характер и номенклатуру выпуска­емых изделий. Однако даже при постоянстве выпускаемой про­дукции наиболее актуальной является проблема повышения производительности труда. В этих условиях совершенно естест­венной является автоматизация производства, которая невоз­можна без широкого использования средств вычислительной тех­ники. Появление первых вычислительных машин заставило инженеров, ученых переосмыслить весь процесс управления про­изводством и перейти к автоматизированному управлению.

Современный руководитель получает такой объем информа­ции, который намного превышает его психологические возмож­ности. Поэтому уже в 60-е годы наблюдался значительный рост управленческого персонала. Нужно было искать новые принци­пиальные пути решения проблемы. Таким путем явился переход к автоматизированному управлению, которое лежит в основе со­временных автоматизированных систем управления; причем в качестве объекта управления здесь могут выступать операция» участок, цех, производство, объединение, отрасль, народное хо­зяйство страны. Если в качестве управляемого процесса исполь­зуется технологический, то это автоматизированная система тех­нологического типа. Если же в качестве управляемого процесса используется производственно-экономический, то это организа­ционно-экономическая система [4].

На начальном этапе развития автоматизированные системы управления копировали ручное управление, и поэтому в их основе лежала организационная структура управления производст­вом, принятая до создания АИС. Этим объяснялись и первые не­удачи, возникшие при внедрении АИС, поскольку зачастую АИС автоматизировали тот беспорядок, который имел место в управ­лении производством до их создания, и способствовали дезор­ганизации производства. Тем не менее, для тех функциональных задач, где имелись достаточно формализованные алгоритмы ре­шения (задачи финансово-бухгалтерского учета» материально-технического снабжения и др.)» внедрение АИС позволило зна­чительно улучшить отчетность» контроль прохождения докумен­тации, своевременность принятия решений, и во многих случаях это дало значительный экономический эффект. Именно в 60-е го­ды возникло первое поколение автоматизированных систем уп­равления, для которых было характерно следующее: выбор ор­ганизационно-экономических задач учетного характера для их решения, отсутствие оптимизационных задач, копирование руч­ного способа управления, использование достаточно мощных по тому времени вычислительных средств для решения неслож­ных задач. Хотя это не могло способствовать прогрессу в созда­нии автоматизированных систем, но накопленный опыт внедре­ния их в этот период уже показал, что необходимо: 1) перед внедрением АИС провести тщательную ревизию организацион­ной структуры управления предприятием, приспособить эту структуру под автоматизированную систему; 2) использовать вычислительные средства, которые незначительно превосходят потребности решаемых функциональных задач по вычислитель­ным ресурсам; 3) охватить в комплексе объект управления, т. е. пытаться объединить в одной системе управление технологиче­ским процессом и организационно-экономической деятельностью предприятия; 4) увеличить долю решаемых оптимизационных за­дач, от которых можно ожидать наибольший экономический эф­фект. Опыт разработки и внедрения АИС предприятиями пока­зал высокую экономическую эффективность (хорошая организа­ция труда и производства, повышение точности планирования, обеспечение большей ритмичности предприятия, уменьшение до­ли ручного труда) применения систем на крупных объединениях. Средний срок окупаемости АИС такого типа составил в среднем два года.

Было создано значительное количество автоматизированных систем отраслевого назначения, в которых объектом автомати­зации являлась отрасль промышленности. В качестве объекта уп­равления выступало министерство со своими подразделениями, при котором создавался информационно-вычислительный центр. Большие успехи были достигнуты в области перспективного пла­нирования, капитального строительства, прогнозирования разви­тия отрасли, а также в таких типовых подсистемах, как материально-техническое снабжение, финансово-бухгалтерский учет и др. Однако эти системы ограничивались лишь учетными информационными задачами, в них не реализовывался замкнутый контур управления, имел место отрыв АИС предприятием от АИС технологическим процессом. Эти задачи предстояло решить в дальнейшем с помощью интегрированных систем управления, наряду с организационно-экономическими задачами решались и технологические.

Одновременно с широким развитием АИС возникла острая не­хватка кадров в этой области. Поэтому в 1968 г. организуется Подготовка инженеров-системотехников в области проектирования и эксплуатации автоматизированных систем управления ши­рокого назначения. В этот период стало ясно, что разработка и проектирование АИС—это системная задача. Для разработки АИС необходимо хорошо знать экономико-математические мето­ды управления, отлично представлять организацию производст­ва, знать основы теории автоматизированного управления про­изводством, информатику, уметь проектировать системы на базе современных средств автоматизации проектирования.

Но обычными ручными средствами создать автоматизирован­ную систему управления трудно. Большие сроки ее создания (пять лет) противоречили времени морального старения средств вычислительной техники, которые менялись в среднем через семь лет. Морально совершенной системе оставалось функциониро­вать два-три года, что было явно недостаточно. В этих условиях возникла проблема создания средств автоматизации проектиро­вания автоматизированных систем управления. Был выдвинут ряд позиций, связанный с разработкой типовых проектных ре­шений по отдельным функциональным задачам, по техническо­му обеспечению, по элементам программного обеспечения АИС; появились базовые варианты автоматизированных систем управ­ления. Однако в целом темпы развития автоматизированных систем и главным образом темпы их создания и проектирования оказались недостаточными. Нужно было обратить особое вни­мание на интегрированность системы, на автоматизацию всех функций системы от технологического процесса до организаци­онного управления и в дальнейшем развивать автоматизирован­ные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Первые АСУ ТП были введены в период с 1966 по 70-е годы. Наибольшее количество таких систем было внедрено в хи­мической и нефтехимической промышленности, в черной и цвет­ной металлургии, в энергетике, что показало высокую их эффективность. Срок окупаемости в среднем составил 1—2 го­да. Созданные АСУ ТП по своему характеру были автоматизированными системами: в них значительная роль отводилась оператору, который по информации, предоставляемой ЭВМ, принимал решения сам либо реализовал решения, подсказанные ЭВМ.

Наряду с созданием АСУ ТП предусматривалось серийное производство роботов для автоматизации и механизации процес­сов механообработки, литья, сварки, сборки, окраски, гальвано­покрытий, прессовых и погрузочно-разгрузочных работ. Внедрение робототехнических систем позволяло освободить от тяже­лых работ около 250 тысяч человек.

Повсеместное внедрение АСУ ТП в комплексе с промышлен­ными робототехническими системами позволяет в ближайшее время перейти к цехам и предприятиям-автоматам, которые бу­дут обладать наивысшей производительностью и экономической эффективностью.

Создание интегрированных автоматизирован­ных систем управления, сочетающих в себе элементы АСУ ТП, АСУП, автоматических систем, является исключительно слож­ной задачей. Эта стыковка, прежде всего, оказывается возможной на информационном уровне, так как решение, принимаемое ру­ководителем с помощью АСУП, выдается в форме документа, а решение, выработанное в АСУ ТП, поступает в виде электриче­ского сигнала на исполнительный механизм. Внедрение АСУ ТП позволяет автоматизировать управление наиболее крупными тех­нологическими комплексами, создать системы программного и оптимального управления, а внедрение АСУП—оптимизировать процессы планирования производства, выработки оперативных управляющих воздействий. Разница между этими системами, прежде всего, в горизонтах планирования, в частоте выдачи уп­равляющих сигналов. Автоматизацию управления производст­вом нельзя отрывать от автоматизации самого производства. Этим и вызывается необходимость проведения совместных работ по автоматизированному и автоматическому управлению на всех уровнях народного хозяйства.

Эволюция развития систем управления проходила следующим образом: на определенных этапах автоматизированное управле­ние рассматривалось как высшая ступень; однако по мере осво­ения, познавания законов управления от человека управление переходило к автоматам, и автоматизированное управление ус­тупало место автоматическому. В этом смысле автоматическое управление можно считать тем пределом, к которому должно стремиться автоматизированное. Однако, учитывая интеграль­но весь комплекс решаемых задач, можно считать, что автома­тизированное управление с участием человека, принимающего ре­шение, никогда не может быть исключено ни из сферы производ­ства, ни из сферы управления им, так как всегда останется необходимость принятия творческих решений в условиях недоста­точной или неопределенной информации. Поэтому проблему соз­дания АИС нужно рассматривать в тесной взаимосвязи с проб­лемой создания автоматических систем управления, поскольку автоматическая система является нижним уровнем АСУ ТП, АСУ ТП тесно связана с АСУП, а в совокупности они образуют единую комплексную систему управления производством.

В условиях ускорения научно-технического прогресса и перехода экономики на интенсивный путь развития необходимо незамедлительное внедрение результатов научных исследований в производство. Цикл от идеи до создания серийного изделия должен быть резко сокращен, а поэтому проведение научных исследований должно проходить также интенсивным путем, что возможно за счет лучшей их организации и внедрения средств автоматизации. Современное научное исследование обычно характеризуется широким использованием уникального оборудования, широкомасштабностью проводимого эксперимента, выдвижением новых математических моделей и аналогий. Поэтому весьма важным является оперативность проверки выдвигаемых теорий, возможность принятия решений исследователем в реальном мас­штабе времени проведения эксперимента.

В 60-х годах возникла необходимость автоматизации научных и, прежде всего, экспериментальных исследований, где ставились конкретные задачи, связанные с проведением физиче­ских, химических, биологических, медицинских экспериментов. Решение этих задач оказалось возможным лишь при широком использовании средств вычислительной техники. Использование автоматизированных систем управления экспериментом резко по­высило оперативность его проведения, возникла возможность выполнять эксперименты, которые ранее провести было невоз­можно.

В качестве технической базы автоматизированных систем управления экспериментом стали применяться многомашинные комплексы, на нижнем уровне которых использовались автома­тические регистрирующие устройства; на среднем уровне — уп­равляющие вычислительные машины; на верхнем — универсаль­ные электронные вычислительные машины, обеспечивающие об­работку результатов эксперимента. Такая трехуровневая струк­тура организации технических средств была следствием трех­уровневого разделения решаемых функциональных задач. Повышение качества производимых изделий тесно связано с принципами их аттестации, испытаниями в экстремальных ус­ловиях. Автоматизация такого процесса позволяет получить зна­чительный экономический эффект в сфере производства, а пото­ку развитие получили автоматизированные системы комплекс­ных испытаний. По характеру функционирования они во многом совпадают с автоматизированными системами управления экспериментом и технологическими процессами. При испытаниях реализуются типовые алгоритмы управления. Однако доля автоматизированного управления в основном падает на исследовательскую часть, когда в процессе испытаний выявляются некоторые новые, ранее неизвестные закономерности в поведении изделий, что позволяет перейти к новому уровню качества, тем самым обеспечивая развитие производства. Таким образом, возникшие в 60-е годы основные предпосылка появления АИС (усложнение функций управления производством, рост объема производственной информации, необходимость решения оптими­зационных задач, развитие средств вычислительной техники) привели к созданию нескольких поколений АИС.